이온교환수지를 이용한 Xylose의 젖산 추출발효

김기복 경기대학교 대학원 2000 국내석사

젖산발효에 있어 발효중 생성된 젖산에 의한 최종산물저해는 젖산 생산량과 배양액중에서 이들의 회수 효율을 저하시키는 등 많은 문제점 야기 시키는 주요 원인인바, 본 실험에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 음이온교환수지를 이용한 젖산추출발효를 실시하였다. Lactococcus lactis IO-1을 이용, 100 g/L의 xylose를 함유한 배지상에서 발효조를 이용하여 일반적인 젖산회분발효를 행한 결과, 균체 농도는 배양 15시간 경과후, 최대수치를 나타낸 반면, xylose의 이용 효율 및 젖산 축적량은 배양 24시간 이후 상당히 감소하였다. 50시간에 걸친 발효를 진행후, 최종기질 전환률과 젖산의 생산성은 각각 75.0%와 0.9 g/L·h로 낮게 나타났으며 배양액중에는 잔존 기질도 15.6 g/L 농도로 존재하고 있었다. 따라서 xylose의 전환률과 젖산 생산성을 증가시킬 목적으로 250 g의 Amberlite IRA-400 음이온교환수지가 포함된 column 장치를 발효조에 연결하고 젖산추출발효를 행하였다. 이때, 추출발효에 있어 재순환 개시 시간에 따른 효과를 검토하기 위해 최초에는 통상적인 회분발효를 진행하다가 젖산생성 농도가 각각 10 g/L, 20 g/L 및 30 g/L에 이르렀을 때 이온교환수지 column으로 배양액이 재순환될 수 있도록 조정하고 실험을 진행하였다. 추출발효가 진행되어 배양액으로부터 젖산이 제거됨에 따라 최종산물의 발효저해현상은 감소하였으며, 각 경우에서 총 젖산생성농도는 48.6, 53.6, 52.6 g/L로 나타났다. 또한 젖산생산성은 각각 1.2 g/L·h, 1.6 g/L·h 및 1.3 g/L·h이었다. 특히 20 g/L에서 재순환을 행한 경우에 있어서는 일반적인 회분발효와 비교했을 때 총 34%의 발효시간의 감소(17시간)를 나타냈으며 발효시간의 감소에 따른 1.78배의 생산성 증가를 보였다. 이상의 결과들로부터, 추출발효의 효율적인 수행은 더 많은 기질을 젖산생성을 위한 전환에 이용할 수 있다는 사실을 알 수 있었다. In lactic acid fermentation the end product inhibition by lactic acid causes several problems in which the most important ones are low lactate formation rate and its recovery from fermentation broth. To over come these problems, and extractive lactic acid fermentation using anion exchange resin was carried out in this present study. When the broth fermentation of lactic acid by using Lactococcus lactis IO-1 and 100 g/L of xylose, was carried out in a 2 L bioreactor with 1.0 L working volume, the cell concentration reached its maximum level after 15 hrs of fermentation. However, the xylose utilization rate and lactic acid accumulation were considerably decreased after 24 hrs of fermentation. The overall conversion of xylose and its productivity were observed to be only 75.0% and 0.9 g/L·h within 50 hrs of fermentation, respectively. Also the residual concentration of xylose in broth was 15.6 g/L. Therefore, the extractive fermentation in a bioreactor which was connected to column packed with anion exchange resin (Amberlite IRA-400, 250 g) was carried out in order to increase in the xylose conversion as well as the lactic acid productivity. To examine the effect of recycling startup time on extractive fermentation, the system was started as a batch process. And then the separation process was started by switching on the recycle pump to resin packed column when the lactic acid concentration reached 10 g/L, 20 g/L and 30 g/L, respectively. It has observed that the removal of lactic acid from the broth decreased its inhibition on fermentation. In each case, total lactic acid concentration was formed to be 48.6, 53.6, 52.6 g/L and its productivity was 1.2 g/L·h, 1.6 g/L·h and 1.3 g/L·h, respectively. Especially in case of 20 g/L recycling-initiation process, extractive fermentation reduced the fermentation time (17 hrs) by 34% when compared with the conventional batch process. The direct consequence of this time reduction was indicated by 1.78 fold increase in the overall lactic acid productivity. These results indicate that in extractive fermentation more substrate can be diverted for lactic acid formation.

Lactobacillus amylophilus를 이용한 전분으로부터 젖산의 동시당화발효생산에 대한 연구

지영서 영남대학교 대학원 2022 국내석사

Lactic acid is produced through microbial fermentation or chemical processes. In microbial fermentation, pure L(+)-Lactic acid or D(-)-Lactic acid can be produced, but in the chemical process, a racemic type is produced. At this time, lactic acid with high purity having only one optical isomer is very important. In biodegradable polymers, the higher the ratio of L(+)-lactic acid, the stronger the product's durability. to be. Lactic acid with these characteristics is widely used in industry, and the market growth rate is expected to increase due to interest in biodegradable polymers. A carbon source is required to produce lactic acid. Using glucose, high lactic acid yield can be obtained, but economic efficiency can be improved if microorganisms that can decompose cheap starch biomass can be used. Therefore, in this study, Lactic acid bacteria capable of producing lactic acid from starch were investigated, and Lactobacillus amylophilus B-4437 was acquired from the Korean Collection for Type Cultures (KCTC) among ALAB (amylolytic lactic acid bacteria) and tested. It is known that the yield of ALAB is high in low-concentration starch but low in high-concentration starch. Therefore, we explored the optimization of fermentation conditions using 50 mL vials and 2.5 L fermenters to increase the production of lactic acid. The most suitable incubation temperature was 28C. Optimal carbon sources were investigated as starch and glucose. The optimal nitrogen source was tryptone. As a result of conducting the experiment under the conditions of 25, 50, 75, and 100 g/L of starch using all of the pre-culture carbon sources as glucose, the production of lactic acid was 21.3 g/L, 24.2 g/L, 38.5 g/L, 54.9 g/L. As a result of the experiment conducted under the conditions of 25, 50, 75, and 100 g/L of glucose using glucose as the pre-culture carbon source, the amount of lactic acid produced was 21 g/L, 38 g/L, 58 g/L, and 81 g/L. In both substrates, except for 25 g/L, Lactic acid production of glucose was higher than starch Pre-cultivation experiments according to carbon sources were performed through fermenter culture. When the pre-culture was performed once with starch, the lactic acid production was 45.4 g/L, the lactic acid yield was 57%, and the lactic acid productivity was 0.58 g/L·h. When the carbon source was pre-cultured in the order of 'glucose-glucose', lactic acid production was 54.9 g/L, lactic acid yield was 63%, and lactic acid productivity was 0.4 g/L·h. When the carbon source was pre-cultured in the order of 'glucose-starch', the lactic acid production was 55.2 g/L, the lactic acid yield was 59%, and the lactic acid productivity was 0.61 g/L·h. The high lactic acid productivity and high lactic acid production is the case of pre-culture in the order of 'glucose-starch'. As a result of fermenter culture at 100 g/L of starch with 25 g/L of tryptone, the optimal nitrogen source, through a vial experiment, lactic acid production was 41.4 g/L, lactic acid yield was 67%, and lactic acid productivity was 0.34 g/L·h. 젖산은 미생물에 의한 발효 혹은 화학공정을 통해 만들어진다. 미생물 발효에서는 순수한 L(+)-Lactic acid 혹은 D(-)-Lactic acid도 만들 수 있으나 화학공정에서는 racemic형이 만들어진다. 이 때, 한가지 광학이성질체만 있는 순도가 높은 젖산이 매우 중요하다. 생분해성 고분자에서는 L(+)-젖산의 비율이 높을수록 제품의 내구성이 강해지며 식품에서는 D(-)-젖산의 경우는 체내에 D(-)-젖산이 흡수될 경우 분해되지 못하고 축적되기 때문이다. 이러한 특징을 가진 젖산은 산업에서 다양하게 사용되며 현재는 생분해성 고분자에 대한 관심으로 시장성장률이 커질 것으로 예측되고 있다. 젖산을 생산하기 위해서는 탄소원이 필요하다. 포도당을 사용하면 높은 젖산 수율을 얻을 수 있으나 값싼 전분 바이오매스를 분해할 수 있는 미생물을 사용할 수 있다면 경제성을 높일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전분에서도 젖산을 생산할 수 있는 젖산균에 대해 알아보았으며 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에서 ALAB(amylolytic lactic acid bacteria) 중에 Lactobacillus amylophilus B-4437을 분양받아 실험을 하였다. ALAB은 저농도 전분에서는 수율이 높으나 고농도 전분에서는 수율이 낮은 것으로 알려져 있다. 따라서 젖산의 생산을 높이기 위해 50 mL 바이알과 2.5 L 발효조를 사용하여 발효 조건의 최적화를 탐구해 보았다. 배양 온도는 28C가 가장 적합하였다. 최적 탄소원은 전분과 포도당으로 조사되었다. 최적 질소원은 tryptone이었다. 전배양 탄소원을 모두 포도당으로 사용하여 전분 25, 50, 75, 100 g/L 조건으로 실험을 실시한 결과, 각각의 젖산 생성량은 21.3 g/L, 24.2 g/L, 38.5 g/L, 54.9 g/L이다. 전배양 탄소원을 모두 포도당으로 하여 포도당 25, 50, 75, 100 g/L 조건으로 실험을 실시한 결과, 각각의 젖산 생성량은 21 g/L, 38 g/L, 58 g/L, 81 g/L이다. 두 기질에서 25 g/L를 제외하고 나머지 기질 농도에서는 포도당의 젖산 생산량이 더 높았다. 발효조 배양을 통해 탄소원에 따른 전배양 실험을 하였다. 전배양을 전분으로 한 번 배양한 경우는 젖산 생성량이 45.4 g/L였으며 젖산 수율은 57%, 젖산 생산성은 0.58 g/L·h였다. 탄소원을 ‘포도당-포도당’ 순으로 전배양하는 경우 젖산 생성량이 54.9 g/L였으며 젖산 수율은 63%, 젖산 생산성은 0.4 g/L·h였다. 탄소원을 ‘포도당-전분’ 순으로 전배양하는 경우는 젖산 생성량이 55.2 g/L였으며 젖산 수율은 59%, 젖산 생산성은 0.61 g/L·h였다. 젖산 생산성이 높으며 젖산 생산량이 많은 것은 ‘포도당-전분’ 순으로 전배양하는 경우이다. 바이알 실험을 통해 최적 질소원인 tryptone 25 g/L으로 전분 100 g/L 조건으로 발효조 배양을 실시한 결과, 젖산 생성량은 41.4 g/L, 젖산 수율은 67%, 젖산 생산성은 0.34 g/L·h였다.

케톤 유발성 운동에 의한 젖산과 β-hydroxybutyrate의 생성이 갈색지방화에 미치는 영향

김수진 인하대학교 대학원 2021 국내박사

전세계적으로 비만인구의 비율이 급증에 따라, 심혈관질환, 제2형 당뇨병과 같은 대사질환의 발병률 및 이로 인한 사망률이 지속적으로 증가하는 추세이다. 비만의 예방 및 치료를 위해 다양한 식이요법, 운동요법, 약물요법 및 수술적 치료방법이 동원되고 있다. 본 연구는 비만의 예방과 치료를 위한 운동 의학 중개 연구를 통해 효과적인 체중감량 방법을 제시하는데 목적이 있으며, 규칙적인 운동은 중성지방의 지방산 산화를 유도하여 열에너지를 발생시킨다는 점에 주목하였다. 지방의 열 에너지생성을 위해서는 미토콘드리아 내 uncoupling protein1 (UCP1)을 다량 함유한 갈색지방이 필요한데, 성인기에 갈색지방의 분포가 감소하게 된다. 효율적인 체중관리와 대사질환의 예방을 위해 백색지방이 갈색지방의 역할을 할 수 있도록 하는 갈색지방화 과정이 필요하다. 갈색지방화는 운동에 의해 주로 발생되며, 본 연구에서는 갈색지방화를 유도하는 매개체로 탄수화물 및 지방 대사의 대사 물질인 젖산과 β-HB을 설정하였다. 이를 위해 본 연구는 세포 및 동물과 임상실험을 통해 운동 시 분비되는 젖산과 β-HB에 의한 갈색지방화의 가능성을 확인하고자 하였으며, 지방세포주인 3T3L1에 두 물질을 처리하여 갈색 지방화 인자의 발현을 확인하고, 동물 및 임상수준에서 젖산과 β-HB를 유도하기 위해 공복운동과 케톤성 운동을 실시하였다. 이 후, 지방조직 및 혈액에서 지질 및 마이오카인, 갈색지방화 관련 인자의 발현수준을 확인하여 두 물질이 갈색지방화에 관여할 수 있음을 입증하고자 하였다. 지방세포주에 젖산과 β-HB를 각각 처리하였을 때, 두 물질은 에너지대사인자인 AMPK, ACC, SirT1의 발현을 유도하고, 미토콘드리아 생합성물질인 PGC1α를 유의하게 증가시켰다. 또한, PGC1α에 의해 생성된 미토콘드리아에서 UCP1의 증가 및 갈색지방화를 유도하는 PRDM16과 관련 유전자의 mRNA 및 단백질 발현을 유도하였다. 더욱이 갈색지방화를 유도하는 것으로 알려진 마이오카인 분비를 자극함에 따라, 두 물질은 운동 시 분비되어 갈색지방화에 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다. 세포실험의 결과를 실험동물에서 확인하기 위해, 일회성의 24시간 공복 후운동과 8주간의 케톤성 운동을 통해 체내 젖산과 β-HB의 분비 증가를 유도하였다. 8주간의 케톤성 운동 시, 대조군보다 체중이 상당히 감소하였으며, 일회성의 공복운동과 8주의 케톤성 운동을 통해 혈중 지질의 감소를 확인하였다. 쥐의 백색지방조직에서의 갈색지방화 인자의 발현을 확인하였을 때, 세포실험 결과와 유사하게 일회성 공복운동은 SirT1의 유의한 증가를 보였으며, 8주간의 케톤성 운동에 의한 조직 내 UCP1, PRDM16 및 AMPK, SirT1, PGC1α와 FGF-21, FNDC5/irisin의 유의한 증가를 확인하였다. 동물실험에서 일회성의 공복운동은 8주간의 케톤성 운동만큼은 아니지만, FGF-21, SirT1, UCP1의 발현을 조절함에 따라, 지방의 산화 및 갈색지방화에 영향을 미침을 입증하였다. 이를 임상 파일럿 연구에 적용하여, 일회성의 공복운동이 임상 수준의 혈중 젖산과 β-HB의 증가를 유도할 수 있는지 확인하였으며, 공복운동을 통한 혈중 지질 및 마이오카인의 발현수준을 비교하였다. 일회성의 공복운동은 운동강도에 따라 혈중 젖산 및 β-HB 농도에 차이가 있었으며, 혈중 지질은 집단간의 차이가 없었으나, 통제집단을 제외한 세 운동집단은 운동 후 회복기 1시간에서 혈중 지질의 유의한 감소를 확인하였다. 흥미로운 점은 혈중 마이오카인인 FGF-21은 집단간 상호작용효과를 보이지 않았으나, irisin은 공복 고강도 인터벌 운동집단에서 운동직후 유의하게 증가하였다. 본 연구는 분자-동물-임상으로의 단계적 연구를 통해 두 매개물질이 운동에 의해 분비되어 지방의 갈색지방화에 영향을 미칠 수 있음을 검증하고, 임상적용을 가능하게 하는 통합적 연구를 기반으로 얻은 결과로써, 동물 및 임상에서 공복 및 케톤성 운동에 의해 분비된 젖산과 β-HB가 갈색지방화에 직접적인 영향을 미쳤는지에 대한 추가 기전 연구 등을 필요로 하지만, 본 연구결과는 두 물질에 의해 체중감소를 유도할 수 있다는 이론적 가능성을 제시함으로써, 향후 운동생리학 및 대사의학적 측면에서 매우 중요한 과학적 근거와 단서를 제공할 수 있을 것이다.

고강도 운동시 혈중 젖산과 산화스트레스의 상관성

박혜미 건국대학교 일반대학원 2012 국내석사

이론적 배경 및 목적: 젖산은 운동 중 산성증과 피로를 유발하는 물질로 인식되어왔다. 그리고 산화스트레스와 항산화의 균형은 세포 손상과 운동 중 세포를 보호하는 것을 조절하는 것으로 알려져 있다. 최근 연구들에서 혈장 젖산이 자유유리기와 수산기에 대한 항산화제 역할에 대해 보고되었다. 이와 같이 산화스트레스에 대한 젖산이 운동 중 산화-환원 과정에 중요한 역할을 할 수 있음에도 연구가 미흡한 실정이다. 이에 따라 이 연구는 고강도의 운동시 혈장 젖산, 산화스트레스 그리고 항산화 활성화와의 연관성을 구명하기 위한 목적으로 연구가 이루어 졌다. 연구방법: 이 연구의 대상자들은 체육전공의 건강한 남자 대학생 30명을 대상으로 하였으며, Bruce 방법을 이용한 점증적 운동부하검사를 통해 최대산소 섭취량을 측정하였다. 각 대상자의 최대산소섭취량 80%로 운동강도를 설정하여 10분간 운동을 하도록 하였다. 운동전, 운동중 5분, 운동중 10분, 회복후 3분에 젖산, 산화스트레스(과산화수소), 그리고 항산화제 농도(trolox)를 측정하였으며, 반복측정 분산분석, 대응표본 t-test, 그리고 pearson의 상관관계 분석을 SPSS 12.0 프로그램을 이용하여 실시하였다. 연구결과: 운동 중 젖산의 변화는 유의하게 증가하였으며, 운동 후 10분에서 가장 높게 나타났다. 젖산과 대조적으로 과산화수소와 trolox의 농도는 80% 최대산소섭취량 운동시 유의한 변화가 없었다. 젖산농도가 가장 높았던 운동 10분 시점에서 과산화수소의 농도는 낮은 반면, trolox의 농도는 변화가 없었다. pearson의 상관관계 분석의 결과 동일 혈액 채취 시점에서 유의한 상관관계를 확인할 수 없었다. 결론: 이 연구결과로 판단할 때 젖산은 고강도 운동시 과산화수소를 제거할 가능성이 있으며, 추후 연구를 통하여 기전을 구명해야 할 것이다. 주제어 : 젖산, 산화스트레스, 항산화제, 과산화수소 (H2O2), 트로록스 Background and purpose: Lactate has been considered as a fatigue factor, inducing acidosis during exercise. The balance between oxidative stress and antioxidant is associated with controlling cell damage and prevention during exercise. Previous studies suggested that plasma lactate has an antioxidant effect on oxidative stress, such as superoxide and hydroxyl radical. However, the effect of lactate on the oxidative stress, which plays an important role in oxidation-reduction state during exercise, has not been studied yet. The purpose of this study was to examine the relationship among the level of blood lactate, oxidative stress and antioxidant during high-intensity exercise. Methods: Thirty healthy men majoring in physical education were recruited to participate in this study. Subjects performed exercise graded testing to get their maximum capacity of oxygen consumption with Bruce protocol. The intensity was set to be 80% of VO2max based on the graded exercise testing, then the co-relationship among the level of lactate, oxidative stress (hydrogen peroxide; H2O2)and antioxidant (trolox) were examined at resting, exercise 5 min, exercise 10 min and recovery state. The results were analyzed by repeated ANOVA, paired t-test, and pearson co-relation methods using SPSS 12.0 program. Results: The level of lactate was significantly increased during exercise and showed the highest level at 10 min. Contrast to lactate, the levels of H2O2 and trolox were not significantly increased by 80% VO2max exercise. In the highest lactate concentration, H2O2 concentration was decreased, and trolox level was not changed during exercise. In the relationship using pearson's method, all factors do not have co-relationship in the period matched blood sampling. Conclusion: According to the result of this study, it is concluded that lactate can scavenge the concentration of H2O2 during high intensity exercise. Further studies are needed to identify specific mechanisms that show how they work. Keywords: Lactate, Oxidative stress, Antioxidants, Hydrogen peroxide (H2O2), Trolox.

세포 재순환 생물반응기를 이용한 젖산 발효공정의 개발

오후록 전남대학교 대학원 2003 국내석사

젖산은 식품, 섬유, 제약, 피혁, 화장품산업 등 산업전반에 걸쳐 널리 응용되고 있으며 생분해성 고분자인 폴리락타이드의 단량체로서 그 수요가 매년 증가하고 있다. 발효를 통한 젖산의 제조방법은 석유자원의 고갈 위기에 능독적으로 대처할 수 있으며 환경친화적이고 L(+)-형 젖산을 선택적으로 생산할 수 있는 등의 장점을 지니고 있어 에칠렌으로부터 합성하는 공정에 비해 그 유용성이 큰 것으로 알려져 있으나 발효를 통한 산업적으로 젖산의 제조에 있어서 젖산균의 까다로운 영양요구성과 생성된 젖산에 의한 최종산물 저해가 주요한 어려움으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 고순도로 L(+)형 젖산을 생산할 수 있는 Enterococcus faecalis RKY1을 사용하여 포도당이 사용된 배지에서 효모추출물의 첨가량에 따른 젖산생산, 기질소모, 그리고 균체성장에 미치는 영향을 살펴보았으며 나아가 경제적인 젖산제조 공정의 개발을 목적으로 세포 재순환 발효를 통한 젖산생산에 관하여 조사하였다. 포도당 100 g/L가 사용된 E. faecalis RKY1을 이용한 젖산발효에 있어서 세포농도 및 젖산의 부피생산성은 각각 효모추출물 30 g/L 및 25 g/L 까지 효모 추출물의 첨가량에 따라 선형적으로 증가하였다. 희석율 0.04 h^(-1)에서 포도당 100 g/L 및 효모추출물 2 g/L를 함유한 신선한 배지를 연속적으로 공급하여주고 생산된 세포를 재사용한 세포 재순환 연속발효에 있어서 생산물흐름내의 잔류포도당농도는 5 g/L미만으로 4배의 체류시간 동안 일정하게 유지되었고, 3.72 g/Lh의 젖산생산성으로 90 g/L이상의 젖산을 함유하는 세포가 제거된 발효액을 생산물로 얻었다. 희석율이 0.04 h^(-1)이상으로 증가되었을 때는 발효조내의 균체량은 지속적으로 증가하였으나 체류시간이 감소하여 기질전환율 및 생산물흐름의 젖산농도가 감소하였다. 세포 재순환을 통한 반복회분식 젖산발효에 있어서 신선한 배지의 함량 포도당 100 g/L, 효모추출물 4 g/L 조건에서 연속 10회 회분발효를 수행하는 동안 95%이상의 기질소모율 및 6.10∼6.30 g/Lh의 높은 젖산생산성을 얻을 수 있었으며, 포도당 농도를 150 g/L로 증가시킨 경우 효모추출물 7 g/L를 함유한 배지조건에서 연속 7회의 회분발효동안 95%의 기질소모율 및 5 g/Lh 이상의 젖산생산성을 동시에 달성할 수 있었다. 즉, 세포 재순환 세포배양을 통한 젖산생산은 전통적인 회분발효에 비해 효모 추출물의 첨가량을 약 4배 가량 절감할 수 있는 것으로 나타났으며 산업적인 젖산생산에 있어 본 연구의 시스템을 적용할 경우 발효젖산의 제조단가를 낮출 수 있을 것으로 기대된다. Lactic acid is an organic hydroxy acid with widespread application in industrial field. Recently, much attention has been paid to lactic acid as a monomer for biodegradable plastic. Between the two methods for producing lactic acid, the fermentation route is reported more desirable than the chemical synthetic method because of its environmental-friendliness and selectable production of a single enantiomer. When lactic acid was made by fermentational route it must be noted that the cost for raw material cost, especially motrogen sources, possesses the biggest part of the total production cost, due to the fastidious nutrient requirement of lactic acid bacteria. In this study, the effect of yeast extract dosage on lactic acid fermentation was studied. Reduction of the raw material cost was also tried by studying the effective fermentational mode; cell recycle membrane bioreactor. On the basis of refined glucose content 100 g/L, the yeast extract dosage and cell growth were proportional up to a yeast extract concetration of 30 g/L, however lactic acid productivity was linearly correlated up to a yeast extract dosage of 25 g/L. Since the total production cost of lactic acid increases with increase of the yeast extract, we attempted to reduce yeast extract dosage by cell recycele. Comparing to batch process 105 g of yeast extract was reduced to 23 g yeast extract for making 1 kg of lactic acid by adopting continuous mode with cell recycle at dilution rate of 0.04 h^(-1). The average volumetric productivity was 3.72 g/Lh and more than 95% of substrate conversion rate was maintained over the four times of the retention time. With the cell recycled repeated batch culture the only 26% of the yeast extract dosage of the conventional batch fermentation using Enterococcus faecalis RKY1 was sufficient to produce the same amount of lactic acid, whereas the lactic acid concentration in the product stream( 92∼94 g/L) and the lactic acid productivity (6.03∼6.20 g/L·h) were similar to those of a batch operation. Furthermore, long-term stability (up to 11 batch runs) was also achieved.

조정 선수들의 Pre-warm up 강도가 2,000m 로잉 에르고미터 수행시 혈중젖산에 미치는 영향

김영은 강원대학교 2018 국내석사

Influence of pre-warm up intensity of rowing athletes to blood lactate when conducting 2,000m rowing ergometer Kim Young-Eun Majoring Physical Education in Graduate School of Education, Kangwon National University Abstract PURPOSE: This study confirmed the changes of rowing athletes' lactate when conducting 2,000m rowing ergometer in accordance with intensity of pre-warm up, and aims to suggest a basic data of efficient and appropriate pre-warm up intensity for maintenance and improvement of exercise performance capability of rowing. METHODS: This study was conducted a pre-test and 3 tests with 2 weeks of wash out period between each test. Pre-test measured maximal oxygen uptake(V˙O2max), maximal heart rate(HRmax) of test subjects based on Bruce protocol on tread mill, and set heart rate of pre-warm up intensity(50-60%, 65-75%, 80-90%) of each subjects. As for the main test, the subjects conducted rowing ergometer for 1 minutes per each pre-warm up intensity and had 2 minutes of rest. After 3 minutes of resting, they conducted 2,000m rowing ergometer in full power, and had 2, 5, 10 minutes of resting right after the ergometer. There were total 7 lactate measuring (before pre-warm up, after pre-warm up, 3 minutes after pre-wam up, after ergometer, 2, 5, 10 minutes after ergometer). The study used SPSS Ver.23 statistics program on measured data to calculate mean and SD of each variables, and as for the mean difference of each period(7 point) of measuring of each group(3 groups) in accordance with intensity, the study conducted Two-way repeated ANOVa to examine interactive effectiveness. And to examine the significance of time within group, the study used One-way ANOVA and once there is a difference, the study conducted post test based on LSD. The significance level of all data was α<.05. RESULTS: As for the analysis result of changes of lactate when conducting 2,000m rowing ergometer in accordance with pre-warm up intensity, among the difference of period within group, right after WU, WU intensity(80-90%) group' lactate (5.00±1.76 mmol.l⁻¹) was significantly higher than WU intensity(50-60%) group's lactate(2.99±0.72 mmol.l⁻¹)(p<.05). In 3 minutes rest after WU, the WU intensity(80-90%) group's lactate(4.72±1.06 mmol.l⁻¹) was significantly higher than WU intensity(50-60%) group's lactate(2.79±1.50 mmol.l⁻¹) and WU intensity(65-75%) group's lactate (2.22±0.57 mmol.l⁻¹)(p<.05). Right after 2,000m rowing ergometer, WU intensity 50-60% group's lactate (11.34±3.67 mmol.l⁻¹) was significantly lower than WU intensity (65-75%) group's lactate(10.28±1.37 mmol.l⁻¹) and WU intensity (80-90%) group's lactate(9.23±2.31 mmol.l⁻¹)(p<.05). As for 10 minutes resting after 2,000m rowing ergometer, WU intensity 50-60% group's lactate(11.25±3.51 mmol.l⁻¹) was significantly higher than WU intensity (80-90%) group's lactate(8.40±1.91 mmol.l⁻¹)(p<.05), DISCUSSION: Higher WU intensity led to significantly higher lactate concentrate compared to low intensity group after WU, but after ergometer, the insignificantly lower lactate concentrate was measured. As for the ergometer record, WU intensity (65~75%) group had the best record. Thus, for high intensity sports likw rowing, it is highly likely that the lactate secretion from mid-high intensity pre-warm up before game decreased lactate secretion during game, and thus, it could contribute to playing game as an energy source rather than a fatigue substance. 조정선수들의 Pre-warm up 강도가 2,000m 로잉 에르고미터 수행시 혈중젖산에 미치는 영향 김영은 강원대학교 교육대학원 체육교육전공 PURPOSE: 본 연구는 조정선수들의 Pre-warm up 강도에 따른 2,000m 로잉 에르고미터 수행 시 나타나는 젖산 변화를 확인하고, 조정 경기 중 운동수행력의 유지와 향상에 보다 적합하고 효율적인 Pre-warm up강도의 기초자료를 제시하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. METHODS: 본 연구는 사전검사 이후 본 검사는 3차에 걸쳐 실시하였고, 3차의 검사 사이에는 2주간의 wash out 기간을 가졌다. 사전 검사는 트레드밀에서의 Bruce protocol을 이용하여 피험자들의 최대산소섭취량(V˙O2max) 및 최대심박수(HRmax)의 측정값들을 토대로 각 피험자들의 Pre-warm up 강도(50-60%, 65-75%, 80-90%)의 심박수를 설정하였다. 본 검사는 로잉 에르고미터에서 Pre-warm up 강도별로 1분 동안 실시하고, 3분 동안의 휴식을 가졌다. 3분 휴식 이후 2,000m 로잉 에르고미터를 전력으로 실시하도록 독려하였고 에르고미터 직후 2분, 5분, 10분 동안의 휴식기를 가졌다. 젖산 측정은 총 7회(Pre-warm up 전, Pre-warm up 직후, Pre-warm up 후 3분, 에르고미터 직후, 에르고미터 후 2분, 에르고미터 후 5분, 에르고미터 후 10분)에 걸쳐 실시하였다. 본 연구에서 측정될 모든 자료는 SPSS Ver.23 통계프로그램을 이용하여, 각 측정 변인들의 평균(Mean)과 표준편차(SD)를 구하고 운동 강도에 따른 집단(3) 별 측정 시기 간(7) 평균차이 검증은 반복이원변량분석(Two-way repeated ANOVA)을 실시하여 상호작용 효과를 살펴보았으며, 집단 내 시기에 따른 유의성을 알아보기 위해 One-way ANOVA를 이용하였으며 시기 간 차이가 인정될 경우 LSD에 의한 사후검증을 실시하였다. 모든 자료의 유의 수준은 α<.05로 설정하였다. RESULTS: Pre-warm up 강도에 따른 2,000m 로잉 에르고미터 수행 시 나타나는 젖산의 변화를 분석한 결과는 집단 내 시기별 차이에서 WU직후에서 WU강도(80-90%)집단이 젖산 수치(5.00±1.76 mmol.l⁻¹)로 WU강도(50-60%)집단의 젖산수치(2.99±0.72 mmol.l⁻¹)에 비해 유의하게 높게 나타났다(p<.05). WU직후 3분의 휴식에서 WU강도(80-90%)집단에서 젖산수치(4.72±1.06 mmol.l⁻¹)로 WU강도(50-60%)집단의 젖산수치(2.79±1.50 mmol.l⁻¹)와 WU강도(65-75%)집단의 젖산수치(2.22±0.57 mmol.l⁻¹)에 비해 유의하게 높게 나타났다(p<.05). 2,000m 로잉에르고 미터 직후에서 WU강도50-60% 집단이 젖산 수치 (11.34±3.67 mmol.l⁻¹)로 WU강도(65-75%)집단의 젖산수치(10.28±1.37 mmol.l⁻¹)와 WU강도(80-90%)집단의 젖산수치(9.23±2.31 mmol.l⁻¹)에 비해 유의하게 낮게 나왔다(p<.05). 2,000m 로잉에르고미터 이후 휴식 10분에 WU강도50-60% 집단이 젖산 수치 (11.25±3.51 mmol.l⁻¹)로 WU강도(80-90%)집단이 젖산 수치(8.40±1.91 mmol.l⁻¹)에 비해 유의하게 높게 나타났다(p<.05), DISCUSSION: WU강도가 고강도일수록 WU이후 나타난 젖산의 수치에서 저강도의 그룹에 비해 유의하게 높은 젖산농도로 측정되지만, 에르고미터 이후에서는 유의하게 낮은 젖산의 농도로 측정되었다. 에르고미터 기록에서는 WU강도(65-75%)의 그룹에서 기록이 가장 우수한 것으로 나타냈다. 따라서 조정과 같은 고강도 종목에서의 경기 전 중강도 Pre-warm up이 선행되어 생성된 젖산의 농도는 경기 중 생성되는 젖산 농도를 감소시키고 젖산은 더 이상 피로물질이 아닌 에너지원으로서 경기력에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

젖산이 골격근세포 내 마이오카인 발현에 미치는 영향

김수진 인하대학교 대학원 2016 국내석사

근육조직은 신체구조와 지지역할뿐만 아니라 운동과 관련한 대사적 변화, 면역반응, 세포분화 등의 광범위한 생체기능을 나타내는 마이오카인 (myokine)을 분비한다. 여러 선행연구에서 고강도 운동 시 마이오카인의 분비가 증가된다고 보고하고 있으며, 이는 고강도 운동 시 급격히 증가하는 젖산(Lactic acid; LA)이 마이오카인의 발현에 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다. 특히, LA가 근육 내 에너지대사과정에 관여하는 중간 매개 물질이기 때문에, 에너지 대사 조절효소인 5-AMP activated protein kinase (AMPK)의 조절 인자로 작용하는 인터류킨-6(IL-6)와 미토콘드리아 생합성에 관여하는 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha(PGC-1α)의 하위인자인 Irisin이 젖산과 밀접한 관련이 있을 것으로 판단된다. 그러나, 운동 시 생성되는 젖산과 마이오카인의 상관성은 잘 알려져 있지 않으며, 이에 따라 본 연구에서는 젖산이 골격근세포주인 C2C12의 근관세포에서 마이오카인의 발현에 어떠한 영향을 미치는지 평가하고, 어떠한 기전을 조절하는지 탐구하는 것을 목표로 하였다. 다수의 연구에서 고강도 운동 시 혈액 내에서 젖산은 4-20mM 정도 축적된다고 보고되어 있으며, 이에 따라 C2C12 근관세포에 젖산을 0, 2, 4, 8, 12, 16mM로 처리한 후, 젖산의 반감기가 1시간 정도인 것을 감안하여 30분, 1시간, 4시간, 24시간에서 마이오스타틴(Mstn), IL-6, fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5 (FNDC5; Irisin의 전구체)의 mRNA와 단백질 수준을 각각 real-time PCR 기법과 western blot 기법으로 관찰하였다. 자료 처리는 Quantity one으로 발현 정도를 수치화한 후, SPSS 18.0 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 측정변인들에 대한 농도 별 평균의 차이 검증은 비 모수적 검정으로서 Mann-Whitney U test를 이용하였으며, p<0.05일 때 유의성이 있다고 판단하였다. Mstn은 LA 처리 시 mRNA와 단백질 모두 4시간에서 감소하는 것으로 나타났다. IL-6는 LA 처리 시간에 따라 mRNA발현 수준이 감소하였으며, 단백질은 4시간에서 억제되는 양상을 보였다. FNDC5 mRNA는 LA 처리1시간에서 증가하였다가 4시간에 다시 원래 발현 수준으로 되돌아왔으나, 단백질 수준에서는 LA 농도에 따라 발현이 증가하였다. 또한, 세포 내 에너지 대사의 조절인자인 AMPK의 인산화 (활성화)와 그 하위 표적단백질인 acetyl-CoA carboxylase(ACC) 인산화는 LA 30분에 증가되었다가 이 후 원래 수준으로 되돌아오는 양상을 보였다. 반대로, 염증인자 중 하나인 cyclooxygenase 2(COX-2)의 발현은 시간에 따라 증가하는 양상을 보였다. 본 연구는 LA가 마이오카인인 Mstn, IL-6, Irisin의 발현을 조절하며, 고강도 운동에 의해 축적되는 LA가 골격근에서 분비되는 마이오카인의 발현에 영향을 미치는 대사적 인자로 작용할 가능성이 있다는 점을 제시하였다. 또한, 운동에 따른 LA의 초기 축적은 세포 내 에너지대사의 기전에 영향을 미칠 수 있을 것으로 추측하며, 반면에 LA의 오랜 축적은 근육의 염증을 유도할 수 있을 것으로 판단된다. 위와 같은 연구결과를 확인하기 위해 앞으로 더 많은 연구가 진행되어야 할 것이다.

이형젖산발효균주 이용 Maltosyl-Isomaltooligosaccharides 함유 Ale계 맥주 생산 및 특성 연구

김선영 세종대학교 대학원 2019 국내박사

In this study, we aimed to produce a fermented beverage containing maltosyl-isomaltooligosaccharides, prebiotic oligosaccharides, by the fermentation method using strains of Leuconostoc mesenteroides and Weissella cibaria, hetero lactic acid bacteria, and to present the production process of beer, a fermented alcoholic beverage, by the fermentation process using yeast strains of Saccharomyces cerevisiae with this fermentation broth. The study results demonstrated the commercial applicability of the production process and revealed the effects of cell immobilization by CaCO3-alginate for high density cell culture of fermentation strains and pH control on the fermentation process. The buffering and control of the pH level by the addition of CaCO3-alginate beads maintained the pH level at a pH of 6.0 or higher, which is the pH range for glycosyltransferase activity, for up to 12 hr of fermentation. In addition, TLC and HPLC analyses showed that the strains in the experimental group converted sucrose and maltose to functional oligosaccharides, D-panose and branched maltosyl-isomaltooligosaccharides (D.P. 4-7) along with the production of mannitol. The HPLC analysis of free sugars showed that sucrose was completely consumed at 24 hr of fermentation and that 36.44-39.62% of maltose was consumed at 24 hr of fermentation in all the samples except for the control. In addition, fructose is converted to mannitol by using NADPH as a reducing agent and then discharged out of cells, which increases the mannitol content. It was found that mannitol was generated in both the two kinds of strains, hetero lactic acid bacteria, and no alcohol was detected. In the analysis of organic acid, which was one of the products of lactic acid fermentation, lactic acid and acetic acid were detected in the samples except for the control. All samples of beer produced by S. cerevisiae fermentation showed a rapid yeast growth rate during the fermentation period, which showed that a low pH level due to lactic acid fermentation did not affect yeast growth. In the changes in free sugar and alcohol contents, in the control group, sucrose was completely consumed at day 1 of fermentation, resulting in an increase in glucose and fructose contents, and glucose was completely consumed at day 5 of fermentation. Glucose in the lactic acid bacteria group was also completely consumed at day 2 of fermentation. In all samples, fructose and maltose tended to be decreased during fermentation,agingvand storage periods. The final ethanol content was highest in the control group, and the alcohol yield of fermented beer using strains of Leu. mesenteriodes was 3.33%, suggesting that Leu. mesenteriodes consumes glucose and fructose slightly faster than W. cibaria. The measurement of oligosaccharide contents showed that there were almost no changes in the contents of D-panose and branched maltosyl-isomaltooligosaccharides (DP 4-7) during yeast fermentation and aging and storage periods, suggesting that they cannot be used by yeast strains. Regarding organic acids produced during the fermentation period of S. cerevisiae, malic acid was detected, the control group showed the highest content of malic acid, followed by EWL, EWC and ELM. As a result of the measurement of the calcium concentration of the final product, beer produced by lactic acid fermentation showed a more than 10 times higher calcium content than the control group, and this calcium content is similar to that of milk. The Bu values, which represent the degrees of bitterness, were high in the control, although addition amount and addition timing of hops were identical in all the samples produced. The results of the sensory evaluation showed that the control showed a low level of consumer acceptance for bitterness, sweetness and sourness. These results are thought to show that bitterness generated by hops is reduced by organic acids produced from IMO and lactic acid fermentation, which is thought to have a positive effect on the body, sour taste, flavors detected when aftertaste and overall acceptance of beer. As described above, it is believed that if CaCO3-alginate beads are applied to the fermentation process by cell immobilization in CaCO3-alginate beads, fermented beverages containing a high concentration of functional oligosaccharides can be manufactured effectively. In this study, it was shown that the fermentation broth can be used to produce sour beer by yeast fermentation, and its commercial applicability as a low fermentation alcoholic beverage which can be used as a health functional beverage containing prebiotics was demonstrated. 본 연구는 이형젖산균인 Leuconostoc mesenteroides와 Weissella cibaria 균 주 발효방법을 이용하여 prebiotic 올리고당인 maltosyl-isomaltooligosaccharide 를 포함하는 발효음료를 제조하고, 이 발효액에 Saccharomyces cerevisiae로 효모발효하여 발효 알코올 음료인 맥주의 제조 공정을 제시하고자 하였다. 상업적인 적용이 가능하고 발효균주 고농도 배양과 pH 조절을 위하여 알긴산염 고정화 CaCO3가 발효과정에 미치는 영향을 확인하였다. CaCO3-alginate bead 첨가에 따른 pH의 완충제어는 발효 12시간까지 당전이효소의 활성영역인 pH 6.0 이상을 유지하였다. 또한 TLC와 HPLC 분석결과, 제시된 발효방식을 통해 실험균주들은 sucrose와 maltose를 이용 하여 mannitol 생산과 더불어 기능성 올리고당인 D-panose, Branched maltosyl-isomaltooligosaccharides(D.P. 4-7)로 전환되는 것을 확인하였다. HPLC 유리당 분석 결과, sucrose는 발효시작 후 18시간에 모두 소비되 었으며, maltose는 발효 24시간 control을 제외하고 36.44-39.62% 소비됨을 확 인할 수 있었다. 또한, 과당은 NADPH를 환원제로 사용하여 mannitol로 전 환하여 세포 외로 배출시킴으로써 mannitol 함량을 증가시키는 것으로 이형 젖산균인 2균주에서 모두 생성되었으며, 알코올은 검출되지 않았다. 젖산발효의 생성물질의 하나인 유기산의 분석 결과, 대조군인 control을 제외한 시료에서 lactic acid와 acetic acid가 검출되었다. S. cerevisiae 발효를 통한 맥주의 모든 시료는 발효기간 동안 급격한 효 모 증가율을 보였으며, 이는 젖산발효에 의한 낮은 pH가 효모의 성장에 영 향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 유리당 및 알코올 함량의 변화를 관찰 한 결과, control은 발효 1일 sucrose가 모두 소비된 것을 확인하였고, 이로 인해 glucose와 fructose는 값이 증가하였으며, 발효 5일 glucose는 완전하게 소비되었다. 젖산균 첨가군의 glucose도 발효 2일 모두 소비되었고, 모든 시료에서 fructose와 maltose는 발효, 숙성, 저장기간 동안 감소하는 경향을 보였다. 최종 ethanol 함량은 control이 가장 높았고, Leu. mesenteriodes 균주를 사용하여 발효한 맥주의 알코올 수율이 3.33%로 나타나, W. cibaria와 비교해 glucose와 fructose 소비가 약간 빠른 결과로 보여진다. 올리고당 측정 결과, D-panose, Branched maltosyl-isomaltooligosaccharides (D.P. 4-7)의 함량은 효모 발효 및 숙성, 저장기간 동안 그 함량이 거의 변화 가 없는 것으로 보아, 이를 효모가 사용할 수 없는 것으로 확인되었으며, S. cerevisiae 발효기간에 생성된 유기산으로는 malic acid로 control이 가장 높은 값을 나타냈고, 그 다음으로 E.W.L, E.W.C, E.L.M의 순으로 나타났다. 최종 제품인 맥주의 칼슘 농도를 측정한 결과, control에 비해 젖산발효 를 한 맥주에서 10배 이상의 높은 함량을 나타냈는데, 이는 칼슘 공급원인 우유와 비교해 유사한 함량을 보여준다. 소비자 기호도 조사 결과, 모든 시료의 hop 종류 및 첨가량, 첨가시간 등이 동일하게 제조 되었음에도 쓴맛의 수치를 나타내는 control의 BU 값이 높았고, 쓴맛 기호도에서는 낮은 기호도를 보였다. 이는 hop에 의해 생성된 쓴맛에서 IMO와 젖산 발효를 통한 유기산에 의해 쓴맛을 저감시켜주는 것 으로 보여지며, 바디감, 신맛, 목넘김 및 전체적인 기호도에 긍정적인 영향 을 미치는 것으로 생각된다. 이와 같이 CaCO3-alginate bead를 고정하여 발효과정에 응용한다면 효과 적인 고농도의 기능성올리고당을 함유한 발효음료 제조가 가능할 것으로 판단되었다. 이를 효모발효하여 sour한 맥주로서의 생산 가능성과 건강 기 능성 prebiotic으로 이용될 수 있는 저발효알코올 음료로써 상업적 적용이 가능함을 제시하였다.

젖산 피로회복을 위한 적정 회복운동 강도의 설정

박은지 同德女子大學校 大學院 2003 국내석사

운동으로 인한 피로를 효과적으로 제거하는 것은 건강증진을 위한 체력운동에서 중요한 역할을 한다. 이러한 운동피로의 하나의 원인이 되는 젖산은 지속적 회복운동으로 보다 빨리 제거될 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 운동피로의 원인인 젖산을 보다 빠르게 제거하기 위한 지속적 회복운동의 적정 운동 강도를 설정하는데 그 목적이 있다. 따라서 피험자들에게 탈진상태에 이르는 간헐적 무산소 운동을 부과한 후, 최대운동 강도의 30%, 40%, 50% 수준으로 회복강도를 설정한 후 지속적 회복운동을 30분간 수행하도록 하였다. 안정시와 탈진 운동직후를 포함하여 회복운동시 매 5분 간격으로 총8회 걸쳐 손가락에서 혈액을 채혈하여 젖산분석기로 혈중 젖산농도를 분석하였다. 이에 회복운동 강도별 혈중 젖산농도의 변화와 회복률의 변화를 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 1. 회복기 5분에는 회복운동강도 40% 수준에서 혈중 젖산농도가 가장 낮았으며, 30% 수준에서 젖산농도가 가장 높게 나타났지만 통계적으로 유의하지 않았다. 그러나 회복기 10분, 15분 20분, 25분에서 회복운동 강도 40%와 50%에서 회복운동 강도 30% 보다 낮게 나타났으며 통계적으로 유의하였다(P<.05). 또한 회복운동 강도 40%와 50%의 젖산농도의 차이는 40% 수준에서 낮게 나타났으나 통계적으로 유의하지는 않았다. 따라서 회복운동 강도 40% 수준에서 가장 낮은 혈중 젖산농도로 회복되었음을 알 수 있다. 둘째, 회복운동 장도별 회복시간 경과 시 혈중 젖산회복률을 살펴보면, 회복기 10분, 20분, 30분 경과 시 회복운동 강도 40%에서 회복률이 가장 낮게 나타났다. 하지만 통계적으로 유의하지 않았다. 회복기 10분과 20분에서는 회복강도 40%, 30%, 50% 순으로 회복률이 높았으며, 회복기 30분에서는 회복운동 강도 40%, 50%, 30% 순으로 높게 나타났다. 또한 회복기 15분과 25분 경과 시 회복운동 강도 50% 운동 시 회복률이 가장 높게 나타났으며, 다음으로 회복강도 40%, 30% 순으로 나타났다. 이상의 실험 결과들과 선행 연구들의 연구 결과들을 종합하여 볼 때 회복운동시 시간경과에 따라 혈중젖산 농도는 회복운동 강도 40%에서 가장 낮게 나타났으며, 다음으로 50%, 30% 순으로 나타난 것을 알 수 있다. 하지만 젖산 회복률을 살펴보면 시간 경과에 따라 일정한 양상을 나타내지는 않았으나 대체적으로 회복운동 강도 40%에서 젖산 회복률이 가장 높게 나타낼 가능성을 확인할 수 있었다. 그러므로 최대운동능력의 40% 회복운동을 할 때 탈진상태의 최대 운동 후 피로회복이 가장 빠르게 일어난다고 판단된다. The purpose of the study is to determine the proper intensity of recovery exercise to more rapidly remove lactate, the causing material of exercise fatigue. The subjects were imposed with interval anaerobic exercise to the degree of exhaustion, and then performed continuous recovery exercise which was set to 30%, 40%, and 50% of the maximal exercise capacity, for 30 minutes. During recovery exercise including at rest and right after exhaustion exercise, blood was sampled from fingers 8 times in 5 minute interval, and lactate concentration of blood was analyzed using lactate analyzer. Change of blood lactate concentration to intensity of recovery exercise and shift of recovery rate were correlated. The results are as follows; First, at 5 minutes in recovery phase, blood lactate concentration was the lowest at 40% level of recovery exercise intensity, and the highest at 30% level, but no statistical significance. 40% and 50% recovery exercise intensity at 10, 15, 20, 25 minute point in recovery phase showed lower blood lactate concentration than at 30% level, and statistically significant(P<.05). Blood lactate concentration at 40% was lower than at 50% level, but no statistical significance. These indicates that best recovery was occurred at 40% level of recovery exercise intensity with the lowest blood lactate concentration. Second, compared recovery rate of blood lactate to duration of recovery at each recovery exercise intensity, recovery rate was the lowest at 40% level of exercise intensity as recovery time passed 10, 20, and 30 minutes, though statistically not significant. At 10 minute and 20 minute point in recovery phase, recovery rate was better in 40%, 30%, 50% order, while at 30 minute point, it was better in 40%, 50%, 30% order. At 15 minute and 25 minute point, the highest recovery rate was observed at 50% level, and then 40% and 30% came next. Summing up the results from this and previous studies, blood lactate concentration during the recovery exercise occurred at 40% level of recovery exercise intensity as recovery time passed, and next came in 50% and 30% order. Recovery from lactate didn't show a pattern as times went by, but it was observed that the recovery could be possibly the highest at 40% exercise intensity. Thus, it is thought that recovery exercise at 40% level of maximal exercising capacity brings the quickest recovery from fatigue after maximal exercise to exhaustion.

Adaptive evolution for efficient production of D-lactic acid in Saccharomyces cerevisiae

권윤정 서울대학교 대학원 2016 국내석사

젖산은 생분해성 고분자인 폴리락트산의 단량체로, 두 개의 광학이성질체인 D형 젖산과 L형 젖산으로 만든 각각의 고분자들을 사용하여 향상된 물성을 가지는 폴리락트산을 생산할 수 있다. 이에 따라 최근 미생물을 활용한 순도 높은 젖산의 생산에 대한 관심이 증가하고 있다. Saccharomyces cerevisiae는 자연적으로 젖산을 합성할 수 없으나, 높은 내산성을 가지고 있어 젖산 생산에 적합한 균주로 주목을 받고 있다. 대사공학을 활용하여 개발된 기존의 균주는 내산성 저하로 인해 D형 젖산의 생산 한계를 보였다. 본 연구에서는 젖산이 포함된 배지에서의 적응진화를 통해 내산성과 D형 젖산 생산이 향상된 균주를 개발하였다. 다섯 가지의 알코올 탈수소 효소 유전자 (ADH1, ADH2, ADH3, ADH4와 ADH5)가 결손된 D형 젖산 생산 진화 균주를 개발하고, 추가적으로 피루브산 탈탄산 효소 유전자 (PDC1)를 젖산균 유래의 D형 젖산 탈수소 효소 유전자 (Lm.ldhA)로 치환함으로써 수율 0.86 g/g의 40.5 g/L의 D형 젖산을 생산하는 균주를 개발하였다. 최종적으로 flask fermenetraion 결과, pH 조절 없이 산성조건에서 생산성 0.97 g/(L∙h)와 수율 0.71 g/g glucose로 69.7 g/L의 D형 젖산을 생산하는 균주가 제작되었다.